環境・エネルギー材料ハンドブック

オーム社／2011.2

当館請求記号：M2-J50

目次

目次

• 序章
  これからの材料を展望する
• • 【1】
    有限な地球と材料研究
    1
• • 【2】
    材料概論−物質と材料
    1
• • 【3】
    材料の歴史的展望と課題解決型材料研究
    3
• • 【4】
    今後の材料研究
    6

• 基礎編
• • 第1章
    元素と地球
    11
  • • 1.1
      地殻存在度
      11
  • • 1.2
      年間生産量
      12
  • • 1.3
      価格
      15
  • • 1.4
      市場規模
      16
  • • 1.5
      埋蔵量と静的耐用年数
      17
  • • 1.6
      資源枯渇加速係数
      19
  • • 1.7
      資源の偏在度
      20
  • • 1.8
      関与物質総量
      23
• • 第2章
    これからの材料科学者の役割
    25
  • • 2.1
      日本文明の独自性
      25
    • • 2.1.1
        日本文明とは
        25
    • • 2.1.2
        日本文明の礎−江戸文明−
        26
    • • 2.1.3
        日本文明における宗教
        27
    • • 2.1.3
        発想の基本
        29
  • • 2.2
      日本人固有の視覚認識
      30
    • • 2.2.1
        日本人の目に映るもの
        30
    • • 2.2.2
        視覚認識
        31
    • • 2.2.3
        他との相似性を観る日本人
        32
  • • 2.3
      材料科学者の役割
      35
    • • 2.3.1
        日本文明における科学技術
        35
    • • 2.3.2
        材料科学は今
        36
    • • 2.3.3
        新たな材料科学に向けて
        38
• • 第3章
    これからの材料科学の役割
    43
  • • 3.1
      21世紀は大衆グローバル化時代
      43
    • • 3.1.1
        ネットワーク技術
        45
    • • 3.1.2
        技術の地域性
        45
    • • 3.1.3
        ポジティブな技術へ
        46
  • • 3.2
      新しい社会基盤技術を準備するための材料科学
      47
    • • 3.2.1
        電子エネルギー材料
        50
    • • 3.2.2
        化学エネルギー材料
        50
    • • 3.2.3
        高効率基幹発電用材料
        50
    • • 3.2.4
        エネルギー輸送・転換材料
        51
    • • 3.2.5
        ナノドリブンエネルギー・環境材料
        52
    • • 3.2.6
        クリーンプロセシングとそのための材料
        53
    • • 3.2.7
        診断・寿命予測技術
        53
  • • 3.3
      未来に向けて
      54
• • 第4章
    行政の役割
    55
  • • 4.1
      政策的目標
      55
    • • 4.1.1
        第3期科学技術基本計画の理念と目標
        55
      • • 1
          環境分野
          56
      • • 2
          エネルギー分野
          57
    • • 4.1.2
        総合科学技術会議「環境エネルギー技術革新計画」
        58
  • • 4.2
      低炭素社会実現に向けた技術戦略
      59
    • • 4.2.1
        2030年までの短中期的対策
        59
    • • 4.2.2
        2030年以降2050年を目指した中長期的対策
        59
    • • 4.2.3
        社会への普及策と制度改革
        60
  • • 4.3
      国際的な温室効果ガス削減への貢献策
      60
    • • 4.3.1
        国際展開の重点
        60
    • • 4.3.2
        国際的枠組み作りへの貢献
        60
  • • 4.4
      革新的環境・エネルギー技術開発の推進方策
      61
    • • 4.4.1
        研究開発投資の充実
        61
    • • 4.4.2
        研究開発体制の強化
        61
  • • 4.5
      環境・エネルギー分野研究開発における材料課題
      62
  • • 4.6
      産業技術総合研究所
      63
  • • 4.7
      物質・材料研究機構
      65
  • • 参考文献
      66
• • 第5章
    世界における展開
    67
  • • 5.1
      環境・エネルギーはグローバルな課題
      67
  • • 5.2
      国際的な科学的アセスメント
      68
  • • 5.3
      温室効果ガスの排出状況
      71
  • • 5.4
      材料科学技術の役割検討
      72
  • • 5.5
      米国の取組み
      73
    • • 5.5.1
        エネルギー政策
        73
    • • 5.5.2
        米国DOEの研究開発の取組み
        74
    • • 5.5.3
        材料科学に関する研究開発
        75
    • • 5.5.4
        研究開発体制
        77
    • • 5.5.5
        大型科学研究施設の計画的整備と活用
        78
    • • 5.5.6
        ナノテクノロジーを活用したエネルギー研究開発
        79
    • • 5.5.7
        米国ナノスケール科学研究センター（NSRC）
        80
  • • 5.6
      EUの取組み
      83
    • • 5.6.1
        エネルギー政策の経緯
        83
    • • 5.6.2
        EUにおける研究開発の取組み
        84
    • • 5.6.3
        ECによる研究開発の戦略的計画
        85
    • • 5.6.4
        研究開発推進体制
        87
    • • 5.6.5
        欧州エネルギー研究同盟（EERA）
        87
  • • 5.7
      環境・エネルギー分野への科学技術の貢献
      88
  • • 引用・参考文献
      89

• 材料編
• • 第1章
    電子エネルギー材料
    93
  • • 1.0
      電子エネルギー材料の概要とキーワード
      93
    • • 1.0.1
        本章の構成
        94
    • • 1.0.2
        電子エネルギー材料の基礎的事項
        95
      • • 1
          物質構造制御
          96
      • • 2
          不純物制御
          96
      • • 3
          バンドギャップ制御
          96
      • • 4
          伝導機構制御
          97
      • • 5
          空間電荷制御
          97
      • • 6
          熱マネージメント
          98
    • • 1.0.4
        電子エネルギー材料のキーワード
        98
  • • 1.1
      太陽電池材料
      99
    • • 1.1.1
        太陽電池材料の基礎
        99
    • • 1.1.2
        太陽電池材料の現状
        102
      • • 1
          結晶Si系太陽電池
          103
      • • 2
          薄膜Si系太陽電池
          103
      • • 3
          化合物薄膜太陽電池（CIGS，CdTe）
          104
      • • 4
          色素増感太陽電池
          105
      • • 5
          有機薄膜太陽電池
          106
      • • 6
          超高効率型太陽電池
          108
    • • 1.1.3
        太陽電池材料の環境・エネルギーへの応用
        109
    • • 1.1.4
        太陽電池材料の課題
        110
  • • 1.2
      パワーエレクトロニクス材料
      111
    • • 1.2.1
        パワーエレクトロニクスと材料物性
        111
      • • 1
          パワーエレクトロニクス
          111
      • • 2
          ワイドバンドギャップ半導体
          112
    • • 1.2.2
        ワイドギャップ材料の現状
        114
      • • 1
          炭化ケイ素（SiC）
          114
      • • 2
          窒化ガリウム（GaN）
          115
      • • 3
          ダイヤモンド
          117
    • • 1.2.3
        パワーエレクトロニクス材料の環境・エネルギーへの応用
        118
    • • 1.2.4
        パワーエレクトロニクス材料の課題
        121
  • • 1.3
      熱電変換材料
      123
    • • 1.3.1
        熱電変換材料の基礎
        123
      • • 1
          熱電材料とは
          123
      • • 2
          求められる特性
          124
    • • 1.3.2
        熱電変換材料の現状
        126
      • • 1
          材料性能の推移
          126
      • • 2
          実用化された材料
          128
    • • 1.3.3
        熱電変換材料の環境・エネルギーへの応用
        130
      • • 1
          熱電エネルギー変換素子
          130
      • • 2
          熱電発電
          131
      • • 3
          熱電冷却（ペルチェ冷却）
          132
    • • 1.3.4
        熱電変換材料の課題
        133
  • • 1.4
      LED材料
      135
    • • 1.4.1
        デバイス原理と材料基礎
        135
    • • 1.4.2
        LEDの研究動向
        138
    • • 1.4.3
        省エネルギー・環境保護と将来展望
        140
  • • 1.5
      有機EL・TEF材料
      141
    • • 1.5.1
        有機EL・TFT材料の基礎
        141
    • • 1.5.2
        有機EL・TFT材料の現状
        144
      • • 1
          有機EL正孔輸送材料
          144
      • • 2
          有機EL電子輸送材料
          145
      • • 3
          有機TFT正孔輸送材料
          147
      • • 4
          有機TFT電子輸送材料
          148
    • • 1.5.3
        有機EL・TFT材料の環境・エネルギーへの応用
        149
    • • 1.5.4
        有機EL・TFT材料の課題
        150
  • • 1.6
      電子ペーパー
      152
    • • 1.6.1
        電子ペーパーの基礎
        152
      • • 1
          E-ink（米国）：電気泳動方式（マイクロカプセル型）
          153
      • • 2
          富士ゼロックス：液晶方式（コレステリック液晶型）
          153
      • • 3
          コニカミノルタ：化学反応式（電解析出型）
          153
    • • 1.6.2
        電子ペーパーの現状
        154
    • • 1.6.3
        電子ペーパーの環境・エネンルギーへの応用
        157
    • • 1.6.4
        電子ペーパーの課題
        157
      • • 1
          高い安定性
          157
      • • 2
          無色透明の表示
          158
      • • 3
          色の調節
          158
      • • 4
          単層マルチカラー化
          159
      • • 5
          フィルム形成能
          159
      • • 6
          固体デバイス化
          160
  • • 引用・参考文献
      160
• • 第2章
    化学エネルギー材料（電気化学）
    165
  • • 2.0
      化学エネルギー材料の概要とキーワード
      165
    • • 2.0.1
        水分解用光触媒材料
        165
    • • 2.0.2
        メタン改質触媒材料
        166
    • • 2.0.3
        燃料電池材料
        167
    • • 2.0.4
        二次電池材料
        168
    • • 2.0.5
        耐食材料
        169
    • • 2.0.6
        化学エネルギー材料のキーワード
        170
  • • 2.1
      水分解用光触媒材料
      171
    • • 2.1.1
        水分解用光触媒材料の基礎
        171
    • • 2.1.2
        水分解用光触媒材料の現状
        172
      • • 1
          紫外光照射下で機能する光触媒材料の開発状況
          172
      • • 2
          可視光応答型光触媒材料の開発状況
          173
    • • 2.1.3
        光触媒材料の環境・エネルギーへの応用
        181
  • • 2.2
      メタン改質触媒材料
      182
    • • 2.2.1
        メタン改質触媒材料の基礎
        182
      • • 1
          メタン改質とは
          182
      • • 2
          メタン改質触媒
          183
    • • 2.2.2
        メタン改質触媒材料の研究動向
        185
      • • 1
          新しい触媒調整法の試み
          185
      • • 2
          Ni-貴金属の合金触媒の研究
          186
      • • 3
          金属間化合物触媒の研究
          188
    • • 2.2.3
        メタン改質触媒材料の環境・エネルギーへの応用
        192
      • • 1
          水素および合成ガスの製造
          192
      • • 2
          燃料電池用改質システムへの応用
          192
    • • 2.2.4
        メタン改質触媒材料の課題
        193
  • • 2.3
      燃料電池材料
      194
    • • 2.3.1
        燃料電池材料の基礎
        194
    • • 2.3.2
        燃料電池材料の現状
        196
    • • 2.3.3
        燃料電池材料の環境・エネルギーへの応用
        198
    • • 2.3.4
        燃料電池材料の課題
        199
  • • 2.4
      二次電池材料
      206
    • • 2.4.1
        二次電池材料の基礎
        206
    • • 2.4.2
        二次電池材料の現状
        207
    • • 2.4.3
        二次電池材料の環境・エネルギーへの応用
        209
    • • 2.4.4
        二次電池材料の課題
        211
  • • 2.5
      耐食材料
      215
    • • 2.5.1
        材料の耐食性
        215
    • • 2.5.2
        鉄鋼材料の耐食性
        217
      • • 1
          鉄の腐食挙動
          217
      • • 2
          ステンレス鋼の耐食性
          217
      • • 3
          応力腐食割れ
          218
    • • 2.5.3
        耐食材料の研究動向
        222
      • • 1
          水溶液中での耐食性
          222
      • • 2
          大気中での鉄鋼材料の耐食性（大気腐食）
          223
    • • 2.5.4
        耐食材料の課題
        224
  • • 引用・参考文献
      225
• • 第3章
    熱エネルギー材料（高温材料学）
    233
  • • 3.0
      熱エネルギー材料の概要とキーワード
      233
    • • 3.0.1
        我が国の発電量とCO₂発生
        233
    • • 3.0.2
        高温プラント，高温機器の使用温度，使用時間域と耐熱鋼，耐熱材料
        235
    • • 3.0.3
        高温化でキーとなる材料問題：粒界，界面安定性
        238
    • • 3.0.4
        熱エネルギー材料のキーワード
        241
  • • 3.1
      超々臨界圧石炭火力発電材料
      242
    • • 3.1.1
        超々臨界圧石炭火力発電材料の基礎
        242
      • • 1
          石炭火力発電のニーズと特徴
          242
      • • 2
          石炭火力発電用材料に求められる特性
          243
    • • 3.1.2
        超々臨界圧石炭火力発電材料の現状
        245
      • • 1
          フェライト系耐熱鋼
          245
      • • 2
          オーステナイト系耐熱鋼，Fe-Ni基合金
          249
      • • 3
          Ni基超合金
          251
      • • 4
          異材溶接継手
          253
    • • 3.1.3
        超々臨界圧石炭火力発電材料の環境・エネルギーへの応用
        254
    • • 3.1.4
        超々臨界圧石炭火力発電材料の課題
        255
  • • 3.2
      超耐熱金属材料
      257
    • • 3.2.1
        超耐熱金属材料の基礎
        257
    • • 3.2.2
        超耐熱金属材料の現状
        259
      • • 1
          Ni基超合金
          259
      • • 2
          白金族金属系合金
          260
      • • 3
          高融点金属（Nb，Mo）基合金
          262
    • • 3.2.3
        超耐熱金属材料の環境・エネルギーへの応用
        267
    • • 3.2.4
        超耐熱金属材料の課題
        268
  • • 3.3
      核融合・原子力発電材料
      270
    • • 3.3.1
        核融合・原子力発電材料の基礎
        270
    • • 3.3.2
        核融合・原子力発電材料の現状
        272
      • • 1
          核融合炉材料
          272
      • • 2
          原子力発電材料
          276
    • • 3.3.3
        核融合・原子力発電材料の環境・エネルギーへの応用
        279
    • • 3.3.4
        核融合・原子力発電材料の課題
        280
  • • 3.4
      超耐熱セラミックス
      282
    • • 3.4.1
        超耐熱セラミックスの基礎
        282
      • • 1
          炭化ケイ素系材料
          282
      • • 2
          窒化ケイ素系材料
          282
    • • 3.4.2
        超耐熱セラミックスの現状
        282
      • • 1
          炭化ケイ素系材料
          284
      • • 2
          窒化ケイ素系材料
          285
      • • 3
          窒化ケイ素と炭化ケイ素の複合材料
          287
    • • 3.4.3
        超耐熱セラミックスの環境・エネルギーへの応用
        288
    • • 3.4.4
        超耐熱セラミックスの課題
        288
  • • 引用・参考文献
      289
• • 第4章
    軽量構造材料（材料強度学）
    295
  • • 4.0
      軽量構造材料の概要とキーワード
      295
    • • 4.0.1
        比強度を工学的に表す"破壊長"
        296
    • • 4.0.2
        相反する強度・靭性の同時改善へ
        297
    • • 4.0.3
        フェイルセーフ機能を持つ材料へ
        298
    • • 4.0.4
        軽量構造材料のキーワード
        298
  • • 4.1
      高強度・高靭性鉄鋼材料
      300
    • • 4.1.1
        高強度・高靭性鉄鋼材料の基礎
        300
    • • 4.1.2
        高強度・高靭性鉄鋼材料の現状
        300
      • • 1
          結晶粒微細化
          300
      • • 2
          デラミネーションの活用
          303
      • • 3
          超微細繊維状結晶粒組織におけるデラミネーションの活用
          305
    • • 4.1.3
        高強度・高靭性鉄鋼材料の環境・エネルギーへの応用
        305
    • • 4.1.4
        高強度・高靭性鉄鋼材料の課題
        306
  • • 4.2
      高強度・高靭性マグネシウム合金
      308
    • • 4.2.1
        高強度・高靭性マグネシウム合金の基礎
        308
    • • 4.2.2
        高強度・高靭性マグネシウム合金の現状
        310
      • • 1
          結晶粒径
          310
      • • 2
          集合組織
          311
      • • 3
          分散粒子形態
          313
    • • 4.2.3
        高強度・高靭性マグネシウム合金の環境・エネルギーへの応用
        315
    • • 4.2.4
        高強度・高靭性マグネシウム合金の課題
        315
  • • 4.3
      フェイルセーフ複合材料
      317
    • • 4.3.1
        フェイルセーフ複合材料の基礎
        317
    • • 4.3.2
        フェイルセーフ複合材料の現状
        319
      • • 1
          強度と靭性の両立
          319
      • • 2
          フェイルセーフ複合材料の必要性
          320
      • • 3
          フェイルセーフ複合材料を得るためのアプローチ
          321
    • • 4.3.3
        フェイルセーフ複合材料の環境・エネルギーへの応用
        322
    • • 4.3.4
        フェイルセーフ複合材料の課題
        325
  • • 引用・参考文献
      326
• • 第5章
    電磁エネルギー材料（電磁気学）
    331
  • • 5.0
      電磁エネルギー材料の概要とキーワード
      331
    • • 5.0.1
        超伝導材料
        332
    • • 5.0.2
        磁気冷凍材料
        334
    • • 5.0.3
        磁石材料
        336
  • • 5.1
      超伝導材料
      338
    • • 5.1.1
        超伝導材料の基礎
        338
    • • 5.1.2
        超伝導材料の現状
        339
      • • 1
          ビスマス系超伝導線材
          339
      • • 2
          イットリウム系超伝導線材
          341
      • • 3
          MgB₂線材
          344
    • • 5.1.3
        超伝導材料の環境・エネルギーへの応用
        347
    • • 5.1.4
        超伝導材料の課題
        349
  • • 5.2
      磁気冷凍材料
      351
    • • 5.2.1
        磁気冷凍材料の基礎
        351
      • • 1
          磁気冷凍の原理
          351
      • • 2
          磁性体のエントロピー
          352
      • • 3
          磁気熱量効果
          353
      • • 4
          磁気冷凍サイクル
          355
      • • 5
          磁気冷凍機の構成
          357
    • • 5.2.2
        磁気冷凍材料の現状
        357
      • • 1
          超低温・極低温領域
          357
      • • 2
          室温領域
          358
    • • 5.2.3
        磁気冷凍材料の環境・エネルギーへの応用
        360
    • • 5.2.4
        磁気冷凍材料の課題
        360
  • • 5.3
      希土類永久磁石材料
      362
    • • 5.3.1
        希土類永久磁石材料の基礎
        362
    • • 5.3.2
        希土類永久磁石材料の現状
        363
      • • 1
          省Dy焼結磁石
          363
      • • 2
          ナノコンポジット磁石
          367
    • • 5.3.3
        希土類永久磁石材料の環境・エネルギーへの応用
        368
    • • 5.3.4
        希土類永久磁石材料の課題
        368
  • • 引用・参考文献
      370
• • 第6章
    エネルギー伝達材料（結晶工学）
    373
  • • 6.0
      エネルギー伝達材料の概要とキーワード
      373
    • • 6.0.1
        結晶学の基礎
        374
    • • 6.0.2
        結晶構造の例
        378
      • • 1
          ペロブスカイト構造
          378
      • • 2
          C₆₀フラーレン結晶の構造
          379
      • • 3
          形状記憶合金の結晶構造
          380
    • • 6.0.3
        エネルギー伝達材料のキーワード
        382
  • • 6.1
      形状記憶合金
      384
    • • 6.1.1
        形状記憶合金の基礎
        384
    • • 6.1.2
        形状記憶合金の現状
        386
    • • 6.1.3
        形状記憶合金の環境・エネルギーへの応用
        387
      • • 1
          生活環境を快適にする省エネ型アクチュエータ
          387
      • • 2
          燃費低減に貢献する小型・軽量アクチュエータ
          389
      • • 3
          未利用エネルギーを活用する形状記憶合金熱エンジン
          390
      • • 4
          リサイクル技術を支える形状記憶合金部材
          390
    • • 6.1.4
        形状記憶合金の課題
        390
      • • 1
          高温形状記憶合金の開発
          391
      • • 2
          安価な形状記憶合金の開発
          391
      • • 3
          Niフリー形状記憶合金
          392
      • • 4
          多用途化
          392
      • • 5
          高寿命化
          392
  • • 6.2
      低摩擦材料
      393
    • • 6.2.1
        低摩擦材料の基礎と炭素系潤滑材料
        393
    • • 6.2.2
        フラーレンの構造とフラーレン系低摩擦材料の現状
        394
      • • 1
          C₆₀分子の構造とC₆₀結晶の構造
          394
      • • 2
          C₆₀のボールベアリング
          396
      • • 3
          フラーレンを用いた潤滑剤
          397
    • • 6.2.3
        フラーレン系低摩擦材料の環境・エネルギーへの応用
        398
    • • 6.2.4
        低摩擦材料の創製におけるフラーレンの利用と課題
        398
      • • 1
          C₆₀インターカレートグラファイト
          398
      • • 2
          フラーレンのマイクロレール
          399
  • • 6.3
      鉛代替圧電材料
      402
    • • 6.3.1
        鉛代替圧電材料の基礎
        402
    • • 6.3.2
        鉛代替圧電材料の現状
        403
      • • 1
          BaTiO₃をベースにした鉛フリー圧電材料
          404
      • • 2
          KNbO₃と（KNa）NbO₃をベースにした鉛フリーの圧電材料
          404
      • • 3
          Bi_0.5Na_0.5TiO₃系
          405
      • • 4
          ビスマス層状圧電体
          405
      • • 5
          タングステンブロンズ構造を持つ圧電材料
          405
      • • 6
          非線形非鉛電歪材料と巨大電歪効果
          405
      • • 7
          PZTに匹敵する新規非鉛圧電材料の発見
          408
    • • 6.3.3
        鉛代替圧電材料の環境・エネルギーへの応用
        409
    • • 6.3.4
        鉛代替圧電材料の課題
        410
  • • 6.4
      制震材料
      411
    • • 6.4.1
        制震材料の基礎
        411
      • • 1
          制震材料の定義
          411
      • • 2
          耐震・免震・制震
          411
      • • 3
          制震ダンパーの分類と制震材料
          414
      • • 4
          制震材料に要求される特性
          414
    • • 6.4.2
        制震材料の現状
        415
      • • 1
          金属ダンパー材料
          415
      • • 2
          粘性・粘弾性ダンパー
          416
    • • 6.4.3
        制震材料の環境・エネルギーへの応用
        416
    • • 6.4.4
        制震材料の課題
        417
      • • 1
          金属ダンパー材料
          417
      • • 2
          粘性・粘弾性ダンパー
          419
  • • 6.5
      制振合金
      420
    • • 6.5.1
        制振合金の基礎
        420
      • • 1
          制振挙動による分類
          421
      • • 2
          組織による分類
          423
    • • 6.5.2
        制振合金の現状
        424
      • • 1
          複合型
          424
      • • 2
          転位型
          424
      • • 3
          強磁性型
          424
      • • 4
          双晶型
          426
      • • 5
          相変態型
          427
    • • 6.5.3
        制振合金の環境・エネルギーへの応用
        429
    • • 6.5.4
        制振合金の課題
        429
      • • 1
          酸素固溶βチタン型制振合金
          429
      • • 2
          水素固溶バルク金属ガラス
          430
      • • 3
          大きな制振性能を示すポーラス金属
          430
  • • 引用・参考文献
      431
• • 第7章
    清浄化材料（反応化学）
    437
  • • 7.0
      清浄化材料の概要とキーワード
      437
    • • 7.0.1
        固体表面と反応
        438
    • • 7.0.2
        本章の概要
        441
    • • 7.0.3
        清浄化材料のキーワード
        444
  • • 7.1
      水素製造・貯蔵用材料
      445
    • • 7.1.1
        水素エネルギーシステム
        445
    • • 7.1.2
        水素の特徴
        446
    • • 7.1.3
        水素製造・貯蔵用材料の現状
        447
      • • 1
          水素製造用材料
          447
      • • 2
          水素貯蔵用材料
          450
    • • 7.1.4
        水素製造・貯蔵用材料の課題
        451
  • • 7.2
      吸着材料
      452
    • • 7.2.1
        吸着材料の基礎
        452
    • • 7.2.2
        吸着材料の現状と環境への応用
        453
      • • 1
          粘土鉱物スメクタイト
          453
      • • 2
          ベーマイト
          453
      • • 3
          層状複水酸化物
          454
      • • 4
          リン酸塩
          455
      • • 5
          シュベルトマナイト
          455
      • • 6
          遷移金属酸素酸塩
          456
      • • 7
          イモゴライト・アロフェン
          456
      • • 8
          層間架橋体
          457
      • • 9
          ゼオライト
          458
      • • 10
          ゼオライトの高機能複合化
          459
      • • 11
          メソポーラスシリカ
          459
      • • 12
          マクロポア多孔体
          460
    • • 7.2.3
        吸着材料の課題
        461
  • • 7.3
      分離膜材料
      463
    • • 7.3.1
        分離目的と膜材料
        464
      • • 1
          水処理膜
          464
      • • 2
          医療用膜
          466
      • • 3
          イオン交換膜
          466
      • • 4
          ガス分離膜
          467
      • • 5
          エタノール分離膜
          468
    • • 7.3.2
        新しい膜材料
        468
      • • 1
          無機ナノ多孔質膜
          468
      • • 2
          ナノ多孔性高分子膜
          469
      • • 3
          高速水処理膜
          470
    • • 7.3.3
        分離膜材料の展望
        471
  • • 7.4
      排ガス処理触媒材料
      473
    • • 7.4.1
        排ガス処理触媒材料の基礎
        473
    • • 7.4.2
        排ガス処理触媒材料の現状
        476
      • • 1
          吸蔵触媒
          478
      • • 2
          ゼオライト触媒
          480
    • • 7.4.3
        排ガス処理触媒材料の環境・エネルギーへの応用
        481
    • • 7.4.4
        排ガス処理触媒材料の課題
        481
      • • 1
          吸蔵触媒
          482
      • • 2
          ゼオライト触媒
          483
  • • 7.5
      新興有害物質・エネルギー関連センサ
      484
    • • 7.5.1
        センサの研究展開
        484
    • • 7.5.2
        定質センサの考え方
        487
    • • 7.5.3
        水素センサ・表面プラズモン共鳴センサ（SPRセンサ）
        490
    • • 7.5.4
        新興有害物質・エネルギー関連センサの課題
        499
  • • 引用・参考文献
      500
• • 第8章
    低資源リスク材料（代替，減量，循環とその効果）
    505
  • • 8.0
      低資源リスク材料の概要とキーワード
      505
    • • 8.0.1
        総合的解決視点が不可欠
        505
      • • 1
          代替
          505
      • • 2
          循環（リサイクル）
          506
      • • 3
          無害化
          507
    • • 8.0.2
        本章の概要
        508
    • • 8.0.3
        低資源リスク材料のキーワード
        508
  • • 8.1
      易リサイクル材料
      510
    • • 8.1.1
        易リサイクル材料技術の基礎
        510
    • • 8.1.2
        易リサイクル材料技術の現状
        511
      • • 1
          不純物Cu，Snに対する対応技術
          511
      • • 2
          不純物Pに対する対応技術
          512
    • • 8.1.3
        易リサイクル材料技術の環境・エネルギーへの応用
        514
    • • 8.1.4
        易リサイクル材料技術の課題
        517
  • • 8.2
      脱希少元素材料
      519
    • • 8.2.1
        脱希少元素材料の基礎
        519
      • • 1
          β-FeSi₂
          520
      • • 2
          Mg₂SiおよびMg₂Si基固溶体
          521
      • • 3
          BaSi₂
          521
    • • 8.2.2
        脱希少元素材料の現状
        522
      • • 1
          β-FeSi₂
          522
      • • 2
          Mg₂SiおよびMg₂Si基固溶体
          523
      • • 3
          BaSi₂
          523
    • • 8.2.3
        脱希少元素材料の環境・エネルギーへの応用
        524
      • • 1
          β-FeSi₂
          524
      • • 2
          Mg₂SiおよびMg₂Si基固溶体
          525
      • • 3
          BaSi₂
          526
    • • 8.2.4
        脱希少元素材料の課題
        526
      • • 1
          β-FeSi₂
          526
      • • 2
          Mg₂SiおよびMg₂Si基固溶体
          526
      • • 3
          BaSi₂
          526
  • • 8.3
      脱有害物質材料
      527
    • • 8.3.1
        脱有害物質材料の基礎
        527
      • • 1
          なぜ，脱有害物質材料なのか
          527
      • • 2
          材料のリスク評価の考え方
          527
      • • 3
          材料の曝露量の推定
          528
      • • 4
          生体為害性元素
          529
    • • 8.3.2
        脱有害物質材料の現状
        530
      • • 1
          材料設計上避けるべき生体為害性元素
          530
      • • 2
          Niフリーステンレス鋼
          531
      • • 3
          NiレスCo-Cr合金
          532
      • • 4
          NiフリーTi系形状記憶合金
          533
      • • 5
          Al，VフリーTi合金
          534
    • • 8.3.3
        脱有害物質材料の環境・エネルギーへの応用
        535
    • • 8.3.4
        脱有害物質材料の課題
        536
  • • 8.4
      低資源リスク材料に関する各産業界における現状と課題
      539
    • • 8.4.1
        鉄鋼業界
        539
    • • 8.4.2
        電力業界
        542
    • • 8.4.3
        自動車および関連業界
        542
    • • 8.4.4
        電気・電子・半導体および精密機械業界
        545
    • • 8.4.5
        その他の産業界
        547
    • • 8.4.6
        低資源リスク材料の課題
        550
  • • 引用・参考文献
      550
• • 第9章
    将来材料（ナノ構造とその効果）
    557
  • • 9.0
      将来材料の概要とキーワード
      557
    • • 9.0.1
        将来材料の概要
        557
      • • 1
          将来材料に必要なナノ構造
          557
      • • 2
          ナノ構造の設計・製造の新指針
          558
      • • 3
          将来材料を生み出す様々な融合
          563
    • • 9.0.2
        将来材料のキーワード
        566
  • • 9.1
      原子スイッチ材料
      567
    • • 9.1.1
        原子スイッチ材料の基礎
        567
    • • 9.1.2
        原子スイッチ材料の現状
        568
    • • 9.1.3
        原子スイッチ材料の環境・エネルギーへの応用
        569
    • • 9.1.4
        原子スイッチ材料の課題
        570
  • • 9.2
      ナノスケール物質・材料
      572
    • • 9.2.1
        ナノスケール物質・材料の基礎
        572
    • • 9.2.2
        ナノスケール物質・材料の現状
        572
    • • 9.2.3
        ナノスケール物質・材料の環境・エネルギーへの応用
        573
      • • 1
          エネルギー変換・貯蔵技術
          574
      • • 2
          省エネルギー技術
          575
      • • 3
          元素戦略・元素代替技術
          577
    • • 9.2.4
        ナノスケール物質・材料の展望と課題
        577
  • • 9.3
      分子ナノアセンブリ材料
      578
    • • 9.3.1
        分子ナノアセンブリ材料の基礎
        578
    • • 9.3.2
        分子ナノアセンブリ材料の現状
        579
      • • 1
          1次元分子アセンブリ：分子ワイヤの成長と応用
          579
      • • 2
          2次元分子アセンブリ：異種分子を混合した単分子膜
          581
      • • 3
          3次元分子アセンブリ：有機薄膜成長の基礎理解
          583
    • • 9.3.3
        分子ナノアセンブリ材料の環境・エネルギーへの応用
        586
      • • 1
          1次元分子アセンブリ
          586
      • • 2
          2次元分子アセンブリ
          586
      • • 3
          3次元分子アセンブリ
          587
    • • 9.3.4
        分子ナノアセンブリ材料の課題
        587
  • • 9.4
      ナノ構造制御材料
      588
    • • 9.4.1
        ナノ構造制御材料の基礎
        588
    • • 9.4.2
        ナノ構造制御材料の現状
        588
      • • 1
          ナノ細孔構造創成およびその応用技術
          588
      • • 2
          ナノ粒子分散構造創成技術
          592
    • • 9.4.3
        ナノ構造制御材料の環境・エネルギーへの応用
        594
      • • 1
          分相利用形成ナノ構造体
          594
      • • 2
          陽極酸化法形成ナノ構造体
          594
      • • 3
          ナノ加工形成ナノ構造体
          594
      • • 4
          ナノ粒子分散ナノ構造体
          594
    • • 9.4.4
        ナノ構造制御材料の展望
        595
  • • 9.5
      ネイチャーテック材料
      596
    • • 9.5.1
        ネイチャーテック材料の基礎
        596
      • • 1
          「自然に学ぶものづくり」をめぐる動き
          596
      • • 2
          ネイチャーテクノロジーとネイチャーテック材料
          598
    • • 9.5.2
        ネイチャーテック材料の現状
        599
      • • 1
          構造に学ぶ(1)−ヤモリの足に学ぶ可逆接合
          601
      • • 2
          構造に学ぶ(2)−ハスの葉に学ぶ撥水技術
          601
      • • 3
          構造に学ぶ(3)−アワビの貝殻に学ぶ高靭化
          602
      • • 4
          機能に学ぶ−落葉樹の離層に学ぶ分離・解体設計
          602
      • • 5
          プロセスに学ぶ−バイオミネラリゼーションに学ぶ常温常圧プロセス
          603
    • • 9.5.3
        ネイチャーテック材料の環境・エネルギーへの応用
        603
    • • 9.5.4
        ネイチャーテック材料の展開
        605
  • • 引用・参考文献
      606

• 技術編
• • 第1章
    設計技術
    615
  • • 1.0
      設計技術の概要とキーワード
      615
    • • 1.0.1
        設計技術の概要
        615
    • • 1.0.2
        設計技術のキーワード
        622
  • • 1.1
      不均一系における材料組織計算（フェーズフィールド法を中心に）
      623
    • • 1.1.1
        不均一系における材料組織計算の基礎
        623
    • • 1.1.2
        不均一系における材料組織計算の現状（フェーズフィールド法の概要）
        624
    • • 1.1.3
        不均一系における材料組織計算の環境・エネルギーへの応用（フェーズフィールド法の適用例）
        626
      • • 1
          Fe-Cu-Mn-Ni合金の等温時効における組織形成
          626
      • • 2
          Ni基耐熱合金の析出組織形成の計算
          627
    • • 1.1.4
        不均一系における材料組織計算の課題
        630
      • • 1
          構造材料における特性計算例（強度特性）
          631
      • • 2
          これからの材料組織設計
          632
  • • 1.2
      状態図予測と設計技術（カルファド法）
      634
    • • 1.2.1
        状態図予測と設計技術の基礎
        634
      • • 1
          カルファド法の歴史
          634
      • • 2
          カルファド法で用いられる熱力学モデル
          635
    • • 1.2.2
        状態図予測と設計技術の現状
        639
      • • 1
          熱力学計算ソフトウェア
          639
      • • 2
          熱力学データベース
          641
    • • 1.2.3
        状態図予測と設計技術の環境・エネルギーへの応用
        642
    • • 1.2.4
        状態図予測と設計技術の課題
        642
  • • 1.3
      電子論に基づく構造予測と設計技術
      644
    • • 1.3.1
        電子論に基づく構造予測と設計技術の基礎
        644
    • • 1.3.2
        電子論に基づく構造予測と設計技術の現状
        645
    • • 1.3.3
        電子論に基づく構造予測と設計技術の環境・エネルギーへの応用
        650
    • • 1.3.4
        電子論に基づく構造予測と設計技術の課題
        654
  • • 1.4
      一様系の電子論的物性予測と設計技術
      655
    • • 1.4.1
        一様系の電子論的物性予測と設計技術の基礎
        655
    • • 1.4.2
        一様系の電子論的物性予測と設計技術の現状
        656
      • • 1
          密度汎関数法
          656
      • • 2
          数値計算法
          658
      • • 3
          計算の実際
          658
      • • 4
          電子物性の予測
          659
    • • 1.4.3
        一様系の電子論的物性予測と設計技術の環境・エネルギーへの応用
        660
      • • 1
          熱電材料
          660
      • • 2
          超伝導材料
          662
    • • 1.4.4
        一様系の電子論的物性予測と設計技術の課題
        664
  • • 引用・参考文献
      665
• • 第2章
    分析技術
    671
  • • 2.0
      分析技術の概要とキーワード
      671
    • • 2.0.1
        本章の概要
        672
      • • 1
          分析手法の基本特性による分類
          672
      • • 2
          分析手法の時空間特性による分類
          674
      • • 3
          分析技術の環境・エネルギーへの応用
          678
      • • 4
          分析技術の課題
          680
    • • 2.0.2
        分析技術のキーワード
        680
  • • 2.1
      電子線によるEDS分析
      682
    • • 2.1.1
        電子線によるEDS分析技術の基礎
        682
      • • 1
          EDSの原理
          682
      • • 2
          EDSの分析手法
          685
    • • 2.1.2
        電子線によるEDS分析技術の現状
        686
    • • 2.1.3
        電子線によるEDS分析技術の環境・エネルギーへの応用
        687
    • • 2.1.4
        電子線によるEDS分析技術の課題
        690
  • • 2.2
      X線による環境有害元素分析
      693
    • • 2.2.1
        X線による環境有害元素分析技術の基礎
        693
    • • 2.2.2
        X線による環境有害元素分析技術の現状
        695
      • • 1
          微量分析
          695
      • • 2
          イメージング・微小領域分析
          697
      • • 3
          モバイル分析
          699
    • • 2.2.3
        X線による環境有害元素分析技術の応用
        700
      • • 1
          土壌の分析
          700
      • • 2
          河川・湖沼・海洋等の環境水や工業廃水の分析
          701
      • • 3
          浮遊粒子状物質の分析
          701
      • • 4
          環境ホルモンの分析
          702
      • • 5
          玩具・生活用品の分析
          704
      • • 6
          ELV/RoHS指令と環境負荷物質の管理
          704
    • • 2.2.4
        X線による環境有害元素分析技術の課題
        705
  • • 2.3
      中性子を用いた材料評価
      707
    • • 2.3.1
        中性子を用いた材料評価技術の基礎
        707
      • • 1
          粉末回折法
          709
      • • 2
          小角散乱法
          711
    • • 2.3.2
        中性子散乱技術の現状
        712
    • • 2.3.3
        中性子を用いた材料評価技術の環境・エネルギーへの応用
        713
      • • 1
          燃料電池材料
          713
      • • 2
          粉末プロセスの磁場配向過程の直接観測
          715
      • • 3
          鉄鋼材料の遅れ破壊の原因となる微量水素の直接観測
          717
    • • 2.3.4
        中性子を用いた材料評価技術の課題
        718
  • • 2.4
      イオンビーム技術によるナノ材料創製・評価技術
      720
    • • 2.4.1
        イオンビーム技術の基礎
        720
      • • 1
          イオンビームと材料の相互作用
          720
    • • 2.4.2
        イオンビーム技術全般の現状
        721
      • • 1
          イオン発生装置
          721
      • • 2
          イオン照射・分析装置
          721
      • • 3
          イオンビーム技術応用の歴史
          721
      • • 4
          ナノ材料創製からバイオ応用へ
          722
    • • 2.4.3
        イオンビーム分析技術の現状
        724
      • • 1
          イオンビーム分析法
          724
    • • 2.4.4
        イオンビーム分析技術の環境・エネルギーへの応用
        725
      • • 1
          PIXEとRBS分析の環境応用：大気環境分析
          726
      • • 2
          PIXE法とRBS法の環境応用：生体中の微量元素分析
          726
      • • 3
          大気中のPIXE法によるアスベスト肺の高感度診断
          727
    • • 2.4.5
        イオンビーム分析技術の課題
        728
      • • 1
          高分解能化・可視化・複合化
          729
      • • 2
          加速器質量分析法
          729
      • • 3
          Heイオン顕微鏡
          730
  • • 2.5
      ナノ分析
      732
    • • 2.5.1
        ナノ分析の基礎
        732
    • • 2.5.2
        ナノ分析の現状
        732
      • • 1
          各種電子顕微鏡法について
          732
      • • 2
          電子顕微鏡の電子光学系と基本構造，分析機能
          734
      • • 3
          各種分析手法
          737
      • • 4
          電子線エネルギー損失分光（EELS）
          738
      • • 5
          HAADF-STEM
          740
      • • 6
          ナノプローブの形成
          742
    • • 2.5.3
        ナノ分析の環境・エネルギーへの応用
        744
    • • 2.5.4
        ナノ分析の課題
        746
  • • 2.6
      微量・高精度化学分析
      747
    • • 2.6.1
        微量・高精度化学分析の基礎
        747
    • • 2.6.2
        微量・高精度化学分析の現状
        748
    • • 2.6.3
        微量・高精度化学分析の環境・エネルギーへの応用
        749
      • • 1
          試料の溶解と装置校正あるいは検量線と前処理
          749
      • • 2
          微量・高精度化学分析法としての機器分析
          751
    • • 2.6.4
        微量・高精度化学分析の課題
        756
  • • 引用・参考文献
      757
• • 第3章
    診断・寿命予測技術
    765
  • • 3.0
      診断・寿命予測技術の概要とキーワード
      765
    • • 3.0.1
        環境・エネルギー材料と劣化・損傷機構の種類
        765
    • • 3.0.2
        寿命を支配するき裂進展機構の課題
        767
    • • 3.0.3
        本章の概要
        768
    • • 3.0.4
        診断・寿命予測技術のキーワード
        769
  • • 3.1
      き裂成長の評価および寿命予測技術
      770
    • • 3.1.1
        き裂成長の評価および寿命予測技術の基礎
        770
      • • 1
          はじめに
          770
      • • 2
          線形破壊力学
          770
      • • 3
          非線形破壊力学
          774
    • • 3.1.2
        き裂成長の評価および寿命予測技術の現状
        775
      • • 1
          破壊靭性の評価
          775
      • • 2
          疲労き裂成長の評価
          778
      • • 3
          環境下でのき裂成長の評価
          780
      • • 4
          高温下でのき裂成長の評価
          781
    • • 3.1.3
        き裂成長の評価および寿命予測技術の環境・エネルギーへの応用
        784
    • • 3.1.4
        き裂成長の評価および寿命予測技術の課題
        785
  • • 3.2
      疲労の評価および寿命予測技術
      787
    • • 3.2.1
        疲労の評価および寿命予測技術の基礎
        787
    • • 3.2.2
        疲労の評価および寿命予測技術の現状
        789
    • • 3.2.3
        疲労の評価および寿命予測技術の環境・エネルギーへの応用
        793
    • • 3.2.4
        疲労の評価および寿命予測技術の課題
        793
  • • 3.3
      グリープの評価および寿命予測技術
      798
    • • 3.3.1
        クリープの評価および寿命予測技術の基礎
        798
    • • 3.3.2
        クリープの評価および寿命予測技術の現状
        799
    • • 3.3.3
        クリープの評価および寿命予測技術の環境・エネルギーへの応用
        803
    • • 3.3.4
        クリープの評価および寿命予測技術の課題
        805
  • • 3.4
      腐食の評価および寿命予測技術
      809
    • • 3.4.1
        腐食の評価および寿命予測技術の基礎
        809
    • • 3.4.2
        腐食の評価および寿命予測技術の現状
        812
      • • 1
          腐食診断の現状
          812
      • • 2
          寿命予測技術の現状
          816
    • • 3.4.3
        腐食の評価および寿命予測技術の環境・エネルギーへの応用
        818
    • • 3.4.4
        腐食の評価および寿命予測技術の課題
        818
  • • 3.5
      劣化・損傷の評価法
      820
    • • 3.5.1
        劣化・損傷の評価法の基礎
        820
    • • 3.5.2
        劣化・損傷の評価法の現状
        821
      • • 1
          超音波を利用した手法
          821
      • • 2
          パルス反射法
          822
      • • 3
          超音波の減衰特性
          822
      • • 4
          電磁気を利用した手法
          823
      • • 5
          放射線
          824
      • • 6
          アコースティック・エミッション
          825
    • • 3.5.3
        劣化・損傷の評価法の環境・エネルギーへの応用
        826
      • • 1
          非線形超音波
          826
      • • 2
          テラヘルツ波の利用
          827
    • • 3.5.4
        劣化・損傷の評価法の課題
        829
  • • 引用・参考文献
      830

• ●索引（英訳付き）
  837